본 연구에서는 파일럿 및 상용급 규모에서 UF 분리막을 결합한 혐기성 소화 공정을 장기간 운영하여 분리막의 성능, 소화효율, 바이오가스 생산량과 수질 등의 다양한 인자를 도출하였다. 파일럿 규모에서 막의 투과 플럭스는 15∼20 LMH, 막간 차압은 1∼3 kgf/cm2로 운전되었다. 유입수의 TCOD 와 SCOD 는 각각 113 g/L, 62 g/L 이었고, 유출수의 TCOD 와 SCOD는 UF 공정 이후 제거효 율이 93% 및 86% 로 나타났다. 상용급 규모의 운전 결과, 분리막의 투과 플럭스는 12∼15 LMH로 나타났다. 유입수의 CODcr, TS, VS는 각각 236 g/L, 62.5 g/L, 50.2 g/L였으며, 농축여과분리막을 통과 후 제거율은 각각 99%, 94% 및 98%로 조사되었다.

본 연구에서는 합성가스 CO를 생산하기 위해 저급 석탄-CO2 촉매 가스화 실험을 수행하였 다. 제조된 CO가스 특성은 키데코 탄과 신화 탄에 KOH, K2CO3, Na2CO3 촉매들의 화학적 활성화 방 법을 이용하여 조사되었다. CO 제조공정은 석탄과 화학약품 활성화 비율, 가스 유량, CO2 전환 반응온 도와 같은 실험 변수 분석을 통해 최적화되었다. 제조된 합성 가스는 가스 크로마토그래피(GC)에 의해 분석 되었다. 실험조건 T = 950 °C, CO2 유량 100 cc/min에서, 20 wt% Na2CO3가 혼합된 키데코 탄 에 대해 98.6%, 20 wt% KOH가 혼합된 신화탄에 대한 98.9% CO2 전환율을 얻었다. 또한, 저급 석탄-촉매 가스화 반응은 동일한 공급 비와 반응 조건에서 97.8%, 98.8%의 CO 선택도를 얻었다.

본 연구는 석탄가스화 슬래그를 재활용하기 위한 방안으로 콘크리트용 혼화재로서 사용하기 위해 석고혼입유무에 따른 콘크리트 건조수축 길이변화량을 측정하였다. 실험결과 석고 미혼입타입에서는 최대 15x10-3 의 길이변화량을 나타내어 OPC에 비해 굉장히 큰 변화량을 보이는 반면, 석고 혼입타입에서는 최대 10x10-3 의 길이변화량을 나타내어 OPC와 거의 동일한 수준으로 나타났고, 치환율에 따라서 적은 수준의 길이변화량도 확인하였다. 따라서 고로슬래그 미분말을 콘크리트 혼화재로 사용하는 것과 마찬가지로 CGS를 콘크리트용 혼화재로 사용하기 위해서는 석고의 혼입이 수반되어야 할 것으로 판단된다.

This study is a basic study to CGS, which originates from the IGCC, as fine aggregate for concrete. The study measured density, water absorption ratio, solid volume percentage for grain shape, fineness modulus, grading curve of physical properties of fine aggregate. As a result, the density and solid volume percentage for grain sheet were found to be satisfactory in the aggregate for content (KS F 2527).Water evaluation ratio, fitness modulus, and grinding curve did not meet KS standards. Therefore, it is deemed necessary to adjust the grain size through sieving in case of fineness modulus and grinding curve.

In this study, to cope with the renewable portfolio standard system, a thermochemical process was applied to coffee residues. After the basic thermal characteristics analysis, it was judged that the gasification process could be applied because the volatile matter in coffee residues was high. The temperature and equivalent air ratio were set by using the data and the gasification characteristics with varying equivalent ratios were evaluated. Also, the experiments were conducted in a downdraft fixed bed reactor which was easy to operate and generates less tar. The best experimental results at equivalent ratio of 0.3 were obtained with syngas composition, lower heating value of product gas, gas yield, and tar yield of 16.94%, 1,410 kcal/Nm3, 2.04 Nm3/kg and 33.33 mg/L respectively. Also, cold gas efficiency and carbon conversion rate as the most important indicators of gasifier performance were 63.83% and 88.59% respectively. Comparing the gasification characteristics with sawdust in the same reactor, the value of coffee residue was higher in the cold gas efficiency but the amount of tar was higher. However, we could apply the gasification technology to coffee residues if we carried out studies to improve the gasification efficiency and to reduce the amount of tar. Furthermore, we take into consideration the fact that the supply of coffee residues was insufficient to use as a single feedstock and the consequent necessity to study the means of using it with other available fuel materials.

최근 ｢녹색성장기본법｣과 RPS 제도 등의 시행으로 화석연료에 의존하는 기존의 에너지 시장이 신･재생에너지 시장으로 변화되어감에 따라 국내 신･재생에너지 시장의 확대가 이루어지고 있다. 또한 에너지 자립의 측면에서 국내･외적으로 유기성폐자원 바이오가스화에 대한 관심이 증가하고 있는 실정이다. 이에 따라 각 정부부처는 유기성폐자원의 바이오가스화 처리의 확대를 추진 중에 있다. 하지만 다수의 자자체 및 단체에서 바이오 가스화 시설의 설치를 예정하고 있으나 설치 및 운영 인력들의 대한 바이오가스화 시설에 대한 전문성이 확보되지 않은 상태에서 설치 및 시설 운영으로 가동률 저하가 발생하고 있는 실정이다. 본 연구에서는 유기성폐자원 바이오가스화 부문 산업현황 조사와 바이오가스화 부문 업체 및 종사자 인원을 조사 및 전문인력 대상 설문조사를 통해 교육체계 개발의 타당성을 입증하였다. 또한 NCS 및 전문인력의 수행 및 요구 직무를 분석하여 유기성폐자원 바이오가스화 시설의 기획단계, 설계단계, 시공단계, 운영단계까지의 필요 교육내용과 교육체계를 단계별로 도출하였다. 유기성폐자원의 바이오가스화를 주도할 수 있는 전문인력을 양성하는 프로그램을 개발하는 것으로 목적으로 하고 있다. 현재 운영되고 있는 바이오가스 산업분야에 대한 현황을 조사, 분석하여 교육체계 프로그램을 개발하여 전문인력의 전문성 제고 방안을 마련하였다. 이로 인하여 유기성폐자원 바이오가스화 부문의 전문성이 확보되고 안정적인 유기성폐자원 바이오가스화 처리가 가능하여 바이오가스화 산업의 확대가 기대된다.

폐기물은 발생원을 기준으로 생활폐기물, 사업장폐기물 및 건설폐기물로 구분된다. 폐기물 처리는 재활용을 우선적으로 정책이 이루어지고 있다. 그러나 폐기물을 재활용하기 위해서는 기술적인 한계성과 경제성 등이 해결되어야 하며 이러한 이슈가 극복되지 않으면 재활용에는 한계가 따른다. 국내에서 도입된 네가티브 재활용 제도가 다양한 기술을 재활용로서 적용될 수 있도록 하였으며, 그 중 폐기물 에너지화 기술로써만 인식되어온 폐기물 가스화 기술은 에너지회수 기술 뿐 만 아니라 원료를 대체할 수 있는 재활용 기술로도 적용될 수 있게 되었다. 폐기물의 재활용은 물질재활용 기술로서 3R기술 위주로 재활용되어 왔으나 화학전환 기술에 의한 재활용을 위해서는 가스화 기술이 많은 기여를 할 것으로 기대된다. 또한 폐기물의 에너지 회수기술은 소각에 의한 에너지회수 또는 고형연료를 생산하여 연소보일러에 의한 에너지회수 방법이 주로 이용되어 왔으며 이러한 기술은 열에너지를 회수하는 기술에 국한되어 있다. 그러나 폐기물 가스화 기술은 열에너지와 화학에너지의 생산이 가능하므로 다양한 에너지로의 회수 기술과 고효율 에너지 이용기술의 적용이 가능한 기술이다. 따라서 본 연구에서는 폐기물 가스화를 통한 에너지회수 기술과 화학전환 기술로서 원료대체를 통한 재활용 기술로서의 특성을 고찰하였다. 폐기물 가스화 기술은 가연성물질이 함유된 폐기물의 대부분을 대상으로 적용이 가능하지만 합성가스를 이용하는 기술에 따라서 합성가스의 생산품질을 만족하기 위해서는 폐기물의 적정 발열량이 확보되어야 된다. 폐기물의 종류에 따라 기준은 달리 적용되겠지만 저위발열량 기준으로 3,200 kcal/kg이상인 경우 안정적인 합성가스를 생산할 수 있다고 판단되며, 폐기물종류 및 이용기술에 따라서는 3,000 kcal/kg이상인 경우 합성가스 생산품질을 유지할 수 있다. 폐기물 가스화를 통해 생산된 합성가스를 에너지회수 기술로서는 스팀터빈, 가스터빈, 가스엔진, 연료전지 등의 기술을 적용할 수 있고, LNG, 경우, 석탄, LPG 등 화석연료를 대체하는 가스연료로 적용할 수도 있다. 또한 합성가스의 주요성분인 일산화탄소와 수소는 고순도 수소 및 고순도 일산화탄소 자체로도 원료대체가 가능하며, 화학촉매 또는 미생물촉매 전환 공정을 통해 다양한 화학원료로 대체하는 재활용기술로서의 적용이 가능한 특성을 가지고 있다.

지난 10년간 신재생에너지 시장은 꾸준히 증가하고 있으며, 이와 더불어 폐기물 에너지화(WtE, Waste to Energy) 기술은 매년 5% 이상 꾸준히 성장할 것으로 예측된다. 폐기물 에너지화 기술은 폐기물 처리방식에 따라 물리적, 열화학적, 생물학적 기술로 분류되며 그중 하나인 폐기물 가스화 기술은 폐기물의 고부가가치 연료화 및 온실가스 감축 증대의 효과로 최근 더욱 각광받고 있다. 공급된 폐기물 내 탄소 및 수소 성분은 가스화 반응을 통해 CO, H2가 주성분인 합성가스로 전환되고 생산된 합성가스는 메탄올, 디젤류, DME 등 다양한 화학원료로 이용될 수 있으며 가스엔진 등 발전분야에 이용이 가능하다. 본 연구에서는 생활폐기물을 기반으로 제조된 비성형 고형연료를 대상으로 8 TPD급 고정층 가스화 반응기에서 합성가스의 생산특성에 대하여 연구하였다. 본 연구의 반응기는 가스화제 주입을 Down-draft 및 Up-draft의 방향으로 공급할 수 있도록 제작하였으며, 이와 더불어 가스화 반응 영역 후단에 Gas Chamber를 두어 추가적인 타르 크랙킹을 유도할 수 있도록 하였다. 기존 공기 가스화의 경우 공기 중의 대부분을 차지하는 비활성 물질인 질소의 공급량이 많아 생산가스 내 합성가스의 비율이 상대적으로 낮아 활용측면에서 발전부분에 국한 되는 한계가 있었다. 이에 반해 본 연구는 공기비(ER, Equivalent Ratio)와 더불어 순산소의 추가 공급으로 산소부화율을 제어하여 발생되는 합성가스의 주성분인 CO, H2의 비율을 30% 이상으로 높게 유지할 수 있었고 이를 통해 생산 가스의 열량 및 냉가스 효율 등 고품질의 합성가스를 생산할 수 있었다.

폐기물 가스화 시스템은 폐기물을 원료로 하여 CO, H2 및 CH4이 주성분인 합성가스를 생산한다. 생산한 합성가스는 정제, 개질 공정을 통하여 발전, 연료, 화학원료 등으로 사용할 수 있다. 폐기물 가스화 시스템은 원료로 폐기물을 사용하고 복합 공정(전처리, 가스화, 정제, 개질, 합성가스 이용)으로 구성되어 있어 안정적으로 합성가스를 생산하기 위해서는 다양한 환경 및 운전변수를 고려한 고급 제어 기술이 필요하다. 일반적으로 폐기물 가스화 발전 시스템 제어는 PLC(Programmable Logic Controller)/DCS(Distributed Control System)와 연결된 HMI(Human Machine Interface)를 통하여 이루어진다. 오퍼레이터는 HMI를 통하여 폐기물 가스화 발전 시스템의 Equipment와 Instrument와 1:1로 매핑 된 정보를 확인하고 제어를 수행한다. 오퍼레이터가 이상 상태 발생 및 운전 조건 변경 상황에서 다양한 운전 변수들의 상관관계를 고려하여 제어하는 것은 불가능하다. 본 연구에서는 폐기물 가스화 발전 시스템의 운전 데이터를 실시간으로 모니터링하고 운전 변수들의 상관관계를 확인할 수 있는 시스템을 개발하였다. 폐기물 가스화 발전 운전 데이터 실시간 상관관계 모니터링 시스템은 운전 데이터를 데이터베이스에 저장하는 기능, 데이터베이스에 저장된 데이터를 조회하는 기능, 데이터베이스에 저장된 운전 데이터의 상관관계를 확인할 수 있는 기능, 조회된 데이터를 저장하는 기능 등으로 구성되어 있다. 운전 데이터를 데이터베이스에 저장하는 기능은 폐기물 가스화 발전 시스템을 제어하는 HMI에 스크립트로 처리하였으며, 다른 기능들은 시스템의 접근성 및 활용도를 고려하여 웹시스템으로 개발하였다.

화석연료는 가격의 변동이 심하고 그 매장량이 한정되어 있고 지나친 화석연료의 사용은 환경적으로 심각한 악영향을 미칠 수 있다. 전 세계적으로 화석연료의 고갈과 더불어 지구온난화 등의 환경문제에 대한 대응방안으로 지속가능한 청정 에너지자원에 대한 필요성이 대두되고 있으며, 관련된 연구개발이 활발히 진행 중이다. 탄소 중립적 친환경에너지인 바이오에너지 분야는 최근 각광받는 신재생 에너지 분야 중 하나이다. 현재 국내 폐목재 발생량은 지속적으로 증가하여 처리 및 활용방안이 필요한 실정이다. 이에 본 연구에서는 폐목재를 활용하여 생산 된 급속열분해 오일을 가스화하여 고품질 합성가스를 생산함으로써 기존의 바이오매스 직접 가스화의 단점을 극복하고자 하였다. 바이오매스를 이용한 가스화 공정은 원료인 바이오매스의 낮은 에너지 밀도로 인하여 가스화 플랜트와 바이오매스 원산지간 거리에 따라 경제성이 감소한다. 이러한 경제성 문제를 극복하기 위한 방안으로 바이오매스 원산지에서 바이오매스를 급속열분해 하여 생산된 고 에너지 밀도의 열분해오일을 가스화 플랜트로 이송하여 에너지를 생산하는 방안이 대두되고 있다. 따라서 본 연구에서는 폐목재를 원료로하여 최적조건에서 생산 된 급속열분해 오일을 원통형 가스화기(0.1 m diameter × 1.4 m height)를 사용하여 E/R ratio, 반응온도 등을 운전변수로 하여 가스화 실험을 수행하였다. 생산되는 합성가스의 조성을 Micro GC를 이용하여 분석하여 고품질 합성가스를 생산할 수 있는 최적 조건에 대한 연구를 진행하였다.

In accordance with the 1996 London Protocol, the marine dumping of wastewater generated from food was totally banned from 2013. Therefore, establishing a food wastewater bio-gasification facility for stable and continuous food wastewater treatment is necessary. The biogas produced from the wastewater can be used as fuel for electricity generation or for heating in power plants and can be sold as gas in cities as well as fuel for vehicles after undergoing a refining process. Thus, the South Korean government is trying to expand the bio-gasification facility of wastewater generated from food. In this study, we try to obtain information about the public value of such an expansion. For this purpose, the household willingness to pay (WTP) for the expansion is determined by applying the contingent valuation (CV) approach. A total of 1,000 South Korean households were involved in the CV survey, which had questions with dichotomous choices. The mean yearly public value WTP for expansion is estimated at 2,564 KRW per household. If this WTP is extrapolated from the sample to the nation’s population, the expansion in the national value is worth 50.1 billion KRW per year. These results indicate that the expansion of food wastewater bio-gasification facility is supported by Korean households.

Bottom ash char, which is released and collected from a solid refuse fuel (SRF) gasification pilot plant, has been used as a feed material for one more step of the gasification process. This char contains higher unburned materials than the bottom ash collected from incineration plants. This could have sufficient potential for application to gasification technology. The lab-scale gasification experimental process consists of a downdraft gasifier, a cyclone, a scrubber, and a filtering system for the analysis of syngas. To find the optimal conditions and to decrease loss on ignition, the air equivalent ratio (ER) was adjusted from 0.1 to 0.5. The results of this experiment showed that 0.2 ER was the optimal condition, with 32.41% of cold gas efficiency and 40.41% of carbon conversion ratio. However, compared to the general gasification process, this efficiency and conversion ratio still seem to be low since the feedstock was the leftovers of the gasification process with a lower amount of volatile carbonaceous components. Furthermore, with increasing ER, the loss on ignition of the bottom ash in this experiment decreases due to the enhancement of the oxidation reaction. On average, it decreased by up to about 20% compared to the feedstock.